DE102006045587A1

DE102006045587A1 - sealing arrangement

Info

Publication number: DE102006045587A1
Application number: DE102006045587A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kullen; Wolfgang Eben; Wolfgang Gebhardt; Hansjürgen MATTHEIS; Martin Kehr
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-03
Also published as: CN101523092A; US7735835B2; WO2008037308A1; JP2010505068A; WO2008037308A8; EP2066930A1; US20080073858A1

Abstract

Bei einer Dichtungsanordnung, insbesondere für den Anschluss eines Krümmers an einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, mit einem flachen Träger (1, 3) und zumindest einem Dichtelement in Form eines eine Formringdichtung bildenden Ringkörpers (17) bilden Träger (1, 3) und Ringkörper (17) eine diesen verliersicher am Träger (1, 3) haltende Einheit.In a sealing arrangement, in particular for connecting a manifold to a cylinder head of an internal combustion engine, with a flat carrier (1, 3) and at least one sealing element in the form of a ring body (17) forming a molding ring seal, form carriers (1, 3) and annular body (17 ) a captive this on the carrier (1, 3) holding unit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung, insbesondere für den Anschluss eines Krümmers an einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, mit einem flachen Träger und zumindest einem Dichtelement in Form eines eine Formringdichtung bildenden Ringkörpers.The The invention relates to a sealing arrangement, in particular for the Connection of a manifold to a cylinder head of an internal combustion engine, with a flat carrier and at least one sealing element in the form of a molding ring seal forming annular body.

Dichtungsanordnungen dieser Art finden für den Anschluss Abgas führender Leitungen an Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren weit verbreitete Anwendung. Aufgrund der auftretenden hohen Abgastemperaturen handelt es sich sowohl beim flachen Träger der Dichtungsanordnung als auch bei dem jeweiligen Ringkörper um metallische Bauteile mit jeweils geringer Wandstärke, wobei der Ringkörper üblicherweise eine profilierte Gestalt besitzt.sealing arrangements find this kind for the Connection exhaust leading Cables on cylinder heads of internal combustion engines widespread application. Due to the occurring high exhaust gas temperatures are both in flat carrier the seal assembly as well as the respective ring body metallic components, each with a small wall thickness, the annular body usually has a profiled shape.

In nachteiliger Weise gestaltet sich der Montagevorgang derartiger, mehrteiliger Dichtungsanordnungen verhältnismäßig umständlich, weil beim Herstellen der Verbindung mit dem Zylinderkopf darauf geachtet werden muss, dass der Ringkörper tatsächlich zwischen den jeweiligen Anschlussteilen vorhanden und richtig positioniert ist.In disadvantageously, the assembly process of such, multi-part sealing arrangements relatively cumbersome, because during manufacture attention must be paid to the connection with the cylinder head, that the ring body indeed between the respective connection parts available and correctly positioned is.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Dichtungsanordnung, die insbesondere für den Anschluss eines Krümmers an einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, zur Verfügung zu stellen, bei der der Montagevorgang vergleichsweise einfacher und sicherer durchgeführt werden kann.in the With regard to this prior art, the invention the task of a seal assembly, in particular for the connection a manifold is provided to a cylinder head of an internal combustion engine, for disposal to make, in the assembly process comparatively easier and performed safer can be.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Dichtungsanordnung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention this is Problem solved by a seal arrangement having the features of claim 1 in its entirety.

Dadurch, dass die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung eine den jeweiligen Ringkörper verliersicher enthaltende Einheit bildet, gestaltet sich der gesamte Arbeitsablauf bei der Verwendung besonders einfach und sicher, weil weder während der Zufuhr der Dichtungsanordnungen zur eigentlichen Montageposition, was bei industrieller Fertigung automatisiert erfolgt, noch beim eigentlichen Anschlussvorgang darauf geachtet werden muss, ob der betreffende Ringkörper vorhanden und richtig positioniert ist.Thereby, that the sealing arrangement according to the invention one the respective ring body forms captive containing unit, the entire designed Workflow in use particularly easy and safe, because neither during the supply of the seal assemblies to the actual mounting position, What is automated in industrial production, still in the actual connection process must be paid attention to whether the relevant annular body present and positioned correctly.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen, bei denen der Träger eine ebene Platine mit zumindest einer Öffnung für einen Gasstrom, vorzugsweise Abgasstrom, aufweist, erstreckt sich der Ringkörper entlang des Randes der jeweiligen Öffnung.at advantageous embodiments, where the carrier a planar board with at least one opening for a gas stream, preferably Exhaust gas flow, the annular body extends along the edge of the respective opening.

Vorzugsweise hat der die Formringdichtung bildende Ringkörper die Form eines radial nach außen geöffneten, aus der Ebene der Platine hochgestellten C-Profiles. Die Anordnung kann hierbei so getroffen sein, dass der der Ebene der Platine benachbarte Endbereich des C-Profiles eine geringfügige Auswölbung an derjenigen Seite der Platine bildet, die dem aus der Ebene hochgestellten Ende des C-Profiles entgegengesetzt ist.Preferably has the annular seal forming the annular body in the form of a radial outward open, from the plane of the board superscript C-profile. The order can be made in this case that of the plane of the board adjacent End of the C-profile a slight bulge on that side of the Board forms, the raised from the plane end of the C-profile is opposite.

In besonders vorteilhafter Weise kann hierbei vorgesehen sein, dass der Ringkörper durch den mit der Platine einstückigen, aus der Ebene der Platine hochgestellten Rand der Öffnung gebildet ist. Der oder die Ringkörper bildet/bilden daher einen integralen Bestandteil der Platine.In Particularly advantageously, it can be provided that the ring body through the one-piece with the board, formed from the plane of the board raised edge of the opening is. The ring or bodies forms / therefore form an integral part of the board.

Bei der Herstellung derartiger Ausführungsbeispiele kann so vorgegangen werden, dass durch Lochen der Platine zunächst die Öffnung oder Öffnungen gebildet wird/werden, der jeweilige Öffnungsrand dann hochgestellt und sodann durch Aufbringen einer Presskraft zur Bildung des C-Profils nach außen umgelegt wird. Bei einem solchen Press- oder Formvorgang kann der mit der Platine zusammenhängende untere Endbereich des C-Profiles eine geringfügige Auswölbung an derjenigen Seite der Platine bilden, die dem aus der Ebene hochgestellten Ende des C-Profiles entgegengesetzt ist. Derartige Beispiele zeichnen sich durch eine besonders gute Dichtwirkung aus.at the production of such embodiments can be done so that by punching the board first, the opening or openings is formed / are, the respective opening edge then raised and then by applying a pressing force to form the C-profile outward is transferred. In such a pressing or molding process, the related to the board lower end of the C-profile a minor one bulge form on the side of the board that the superscripted from the plane end of the C-profile is opposite. Draw such examples characterized by a particularly good sealing effect.

Wenn der Ringkörper keinen integralen Bestandteil der Platine bildet, sondern ein gesondertes Bauteil ist, kann die Anordnung so getroffen sein, dass eine einen Kraftschluss zwischen Platine und Ringkörper erzeugende Halteeinrichtung vorgesehen ist, um letzteren verliersicher an der Platine festzulegen.If the ring body does not form an integral part of the board, but a separate component is, the arrangement can be made such that a one-way between board and ring body generating holding device is provided to the latter captive to be determined on the board.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen sind hierfür an demjenigen Rand des C-Profiles, der dem aus der Ebene der Platine hochstehenden Rand des Ringkörpers entgegengesetzt ist, an diesem Haltenasen angeformt, die radial nach außen geringfügig vorstehende Vorsprünge bilden, die sich beim Anbringen des Ringkörpers an der Platine in deren betreffender Öffnung unter Bildung eines Kraftschlusses federnachgiebig radial einwärts verformen, wodurch eine Haltekraft erzeugt wird.at advantageous embodiments are for this at the edge of the C-profile, the one from the plane of the board upstanding edge of the ring body is opposite, formed on this retaining lugs, the radial outward slightly protruding projections form when attaching the ring body to the board in the concerning opening deform radially inwardly to form a frictional connection resiliently, whereby a holding force is generated.

In der bei Dichtungsanordnungen für den Anschluss von Abgaskrümmern üblichen Weise kann die Platine mehrere in einem Abstand voneinander angeordnete Öffnungen für den Durchtritt eines jeweiligen Abgasstromes aufweisen. Beispielsweise kann hierbei die Platine die Form einer so genannten Dichtungsbrille mit zwei Platinenbereichen besitzen, in denen je eine Öffnung vorgesehen ist und die durch einen gegenüber diesen Platinenbereichen eine geringere Breite aufweisenden Platinensteg miteinander verbunden sind.In in the case of sealing arrangements for the connection of exhaust manifold usual Way, the board a plurality of spaced apart openings for the Having passage of a respective exhaust stream. For example, can Here, the board the shape of a so-called sealing glasses have two board areas, each provided in an opening is and which is opposite These board areas a smaller width having board web connected to each other.

Um eine thermische Entkoppelung zwischen Zylinderkopf und dem heißen Abgaskrümmer zu begünstigen, weist die Platine vorzugsweise um die jeweiligen Öffnungen für Gasströme herum verteilte Durchbrüche auf, wobei runde Löcher oder sichelartige Durchbrüche vorgesehen sein können, die die jeweiligen Öffnungen umgeben.Around a thermal decoupling between the cylinder head and the hot exhaust manifold too favor, Preferably, the board around the respective openings for gas flows around distributed breakthroughs on, with round holes or sickle-shaped breakthroughs can be provided the respective openings surround.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:below the invention with reference to embodiments shown in the drawing in Individual explained. Show it:

1 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer so genannten Dichtungsbrille zur Verwendung an der Anschlussverbindung zwischen einem Abgaskrümmer und einem Zylinderkopf, wobei in der Figur rechtsseitig und linksseitig verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, bei denen unterschiedlich geformte Durchbrüche für eine thermische Entkoppelung vorgesehen sind; 1 a top view of the seal assembly according to the invention in the form of a so-called gaskets for use at the connection between an exhaust manifold and a cylinder head, wherein in the figure, different embodiments are shown on the right and left side in which differently shaped openings are provided for thermal decoupling;

2 einen Schnitt entsprechend der Linie II-II in 1; 2 a section corresponding to the line II-II in 1 ;

3 eine Teilschnittdarstellung, in der der in 2 mit III bezeichnete Bereich stark vergrößert dargestellt ist; 3 a partial sectional view in which the in 2 III is shown greatly enlarged area;

4 eine Draufsicht des als Dichtelement dienenden Ringkörpers eines weiteren Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung; 4 a plan view of serving as a sealing element ring body of another embodiment of the seal assembly according to the invention;

5 eine stark vergrößerte Detailansicht des in 4 mit V bezeichneten Bereiches; 5 a greatly enlarged detail view of the in 4 area indicated by V;

6 einen gegenüber 4 stark vergrößert und abgebrochen gezeichneten Teilquerschnitt des Ringkörpers von 4 und des zugeordneten Randabschnittes der Öffnung einer Platine, wobei der Zustand vor dem Anbringen des Ringkörpers an der Platine gezeigt ist, und 6 one opposite 4 strongly enlarged and broken subscribed partial cross section of the ring body of 4 and the associated edge portion of the opening of a board, the state being shown prior to attaching the ring body to the board, and

7 eine der 6 entsprechende Darstellung, wobei der Ringkörper nach dem Einsetzen in die Öffnung der Platine gezeigt ist. 7 one of the 6 corresponding representation, wherein the ring body is shown after insertion into the opening of the board.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Beispielen erläutert, bei denen die Dichtungsanordnung die Form einer so genannten Dichtungsbrille hat, wobei eine den Träger der Dichtungsanordnung bildende, flache metallische Platine zwei Platinenbereiche 1 und 3 aufweist, die über einen vergleichsweise schmalen Platinensteg 5 miteinander einstückig zusammenhängen, wobei der Steg 5 die Zentralbereiche der Platinenbereiche 1 und 3 miteinander verbindet und sich entlang der Längsachse 7 der Dichtungsanordnung erstreckt. Mit auf der Längsachse 7 gelegenem Kreiszentrum 9 befindet sich in jedem Platinenbereich 1 und 3 je eine kreisrunde Öffnung 11 für den Durchtritt eines Abgasstromes, der aus einer betreffenden Auslassöffnung eines Zylinderkopfes (nicht dargestellt) austritt. In beiden Platinenbereichen 1 und 3 befindliche Schraubenlöcher 13 sind für Befestigungsschrauben vorgesehen, die den nicht gezeigten Krümmer und die Dichtungsanordnung am Zylinderkopf befestigen.The invention is explained below with reference to examples, in which the sealing arrangement has the form of a so-called sealing goggles, wherein a flat metallic circuit board forming the support of the sealing arrangement comprises two board areas 1 and 3 which has a comparatively narrow board web 5 connected together in one piece, the web 5 the central areas of the board areas 1 and 3 connects together and along the longitudinal axis 7 the sealing arrangement extends. With on the longitudinal axis 7 located district center 9 is located in each board area 1 and 3 one circular opening each 11 for the passage of an exhaust gas stream, which emerges from a respective outlet opening of a cylinder head (not shown). In both board areas 1 and 3 located screw holes 13 are provided for mounting screws that attach the manifold and the seal assembly not shown on the cylinder head.

Zusätzlich zu den Schraubenlöchern 13 befinden sich in den Platinenbereichen 1 und 3 Durchbrüche 15, die eine Verringerung der wärmeleitenden Fläche der Dichtungsanordnung und damit eine thermische Entkoppelung zwischen Zylinderkopf und Abgaskrümmer bezwecken. In der 1 sind für die Durchbrüche 15 zwei unterschiedliche Ausführungsformen verdeutlicht, nämlich in dem links gelegenen Platinenbereich 1 sichelartige Durchbrüche 15, während in dem rechts gelegenen Platinenbereich 3 Durchbrüche 15 in Form runder Löcher vorgesehen sind.In addition to the screw holes 13 are located in the board areas 1 and 3 breakthroughs 15 which aim at a reduction of the heat-conducting surface of the seal assembly and thus a thermal decoupling between the cylinder head and the exhaust manifold. In the 1 are for the breakthroughs 15 two different embodiments illustrates, namely in the left-most board area 1 sickle-shaped breakthroughs 15 while in the right side board area 3 breakthroughs 15 are provided in the form of round holes.

1 bis 3 betreffen eine Ausführungsform, bei der für jede Öffnung 11 ein einen Bestandteil der Dichtungsanordnung bildendes Dichtelement durch einen Ringkörper 17 gebildet ist, der mit dem jeweiligen Platinenbereich 1 und 3 jeweils einstückig dadurch geformt ist, dass an der jeweiligen Öffnung 11 der Öffnungsrand hochgestellt ist. Um ein C-Profil 19 zu bilden, wird mittels Aufbringen einer Druck- oder Presskraft der Endbereich des hochgestellten Randes radial nach außen umgelegt, um die in 3 deutlich gezeigte Profilform zu bilden. Durch diese Formgebung wird an der Seite der Platinenbereiche 1, 3 die dem hochgestellten Ende 21 des C-Profiles 19 entgegengesetzt ist, eine geringfügige Auswölbung 23 erzeugt, die an dieser Seite der Platinenbereiche 1, 3 eine umlaufende, flache Dichtsicke bildet. 1 to 3 relate to an embodiment in which for each opening 11 a forming a component of the seal assembly sealing element by a ring body 17 is formed, with the respective board area 1 and 3 each integrally formed by the fact that at the respective opening 11 the opening edge is raised. To a C-profile 19 is formed by applying a compressive or pressing force, the end portion of the raised edge radially outwardly folded around the in 3 form clearly shown profile shape. This shaping will be on the side of the board areas 1 . 3 the high end 21 of the C-profile 19 is opposite, a slight bulge 23 generated at this side of the board areas 1 . 3 forms a circumferential, flat sealing bead.

Anhand der 4 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem anstelle des zuvor beschriebenen Ringkörpers 17, der mit dem jeweiligen Platinenbereich 1, 3 einstückig ist, ein gesonderter metallischer Ringkörper 25 vorgesehen ist, der ebenfalls die Form eines C-Profiles 19 hat. Wie dies bei der Platine mit den Platinenbereichen 1 und 3 der Fall ist, handelt es sich auch bei dem Ringkörper 25 um ein dünnwandiges metallisches Bauteil, dessen Wandstärke, wie dies bei der Platine der Fall ist, bei spielsweise im Bereich von 0,3 mm liegt. Für eine verliersichere Festlegung des Ringkörpers 25 an der betreffenden Öffnung 11 im zugehörigen Platinenbereich 1, 3 weist der Ringkörper 25 an dem seinem äußeren Ende 21 entgegengesetzten Profilrand drei Haltenasen 27 auf, die am Umfang des Ringkörpers 25 regelmäßig verteilt sind, siehe 4. Wie sich am deutlichsten aus der vergrößerten Darstellung von 5 ergibt, bilden die Haltenasen 27 im (unverformten) Ausgangszustand krallenartige Vorsprünge, die am betreffenden Umfangsrand 26 des Ringkörpers 25 radial geringfügig vorstehen.Based on 4 to 7 another embodiment is explained, in which instead of the ring body described above 17 that with the respective board area 1 . 3 is integral, a separate metallic ring body 25 is provided, which also takes the form of a C-profile 19 Has. Like the board with the board areas 1 and 3 the case is, it is also in the ring body 25 to a thin-walled metallic component whose wall thickness, as is the case with the board, for example, in the range of 0.3 mm. For a captive determination of the ring body 25 at the opening in question 11 in the associated board area 1 . 3 has the ring body 25 at its outer end 21 opposite profile edge three retaining lugs 27 on the circumference of the ring body 25 are regularly distributed, see 4 , As can be seen most clearly from the enlarged view of 5 results form the retaining lugs 27 in the (undeformed) initial state claw-like projections on the respective peripheral edge 26 of ring body 25 protrude radially slightly.

6 zeigt den Ausgangszustand kurz vor dem Anbringen des Ringkörpers 25 am Rand der Öffnung 11 des betreffenden Platinenbereiches 1, 3, wobei ersichtlich ist, dass die Haltenasen 27 sich radial nach außen geringfügig über den Rand der Öffnung 11 erstrecken. Wird der Ringkörper durch Aufbringen einer Druckkraft entsprechend dem Kraftpfeil 29 in die Öffnung 11 eingedrückt, ergibt sich eine federnachgiebige Verformung der Haltenasen 27 beim Eindrücken in die Öffnung 11, siehe 7, wodurch an der Öffnung 11 ein Kraftschluss erzeugt wird, der als Haltekraft wirkt, durch die der Ringkörper 25 verliersicher an der Öffnung 11 gehalten ist. 6 shows the initial state shortly before the attachment of the ring body 25 at the edge of the opening 11 of the relevant board area 1 . 3 , wherein it can be seen that the retaining lugs 27 extending radially outwardly slightly beyond the edge of the opening 11 extend. If the ring body by applying a compressive force according to the force arrow 29 in the opening 11 indented, results in a resilient deformation of the retaining lugs 27 when pushing into the opening 11 , please refer 7 , which at the opening 11 a frictional connection is generated, which acts as a holding force, through which the annular body 25 captive at the opening 11 is held.

Durch die beim Eindrücken ausgeübte Druckkraft lässt sich der Ringkörper 25 an seinem die Haltenasen 27 aufweisenden Umfangsrand 26 in ähnlicher Weise geringfügig verformen wie dies in 3 für den Ringkörper 17 gezeigt ist, wo durch die das C-Profil 19 formende Druckkraft unterhalb der Platine 1, 3 eine geringfügige Auswölbung 23 erzeugt wird. Die 7 zeigt daher auch für den Ringkörper 25 an dessen dem Profilende 21 entgegengesetzten Rand (Umfangsrand 26 in 5) eine entsprechende Auswölbung 23. Ferner erstreckt sich der Begriff „Dicht- oder Formring" auch auf Ringausführungen mit ovaler Form oder solcher in Rechteckausführung, wobei vorzugsweise die Ecken des Rechtecks abgerundet ausgeführt sind. Andere Ringformen sind hier möglich. Die jeweiligen Aufnahmen für den Form- oder Dichtring folgen vorzugsweise insoweit seiner jeweiligen Geometrie nach.By pressing force exerted pressure force can be the ring body 25 at its retaining lugs 27 having peripheral edge 26 similarly deform slightly as in 3 for the ring body 17 shown where by the the C-profile 19 forming pressure force below the board 1 . 3 a slight bulge 23 is produced. The 7 shows therefore also for the ring body 25 at the end of the profile 21 opposite edge (peripheral edge 26 in 5 ) a corresponding bulge 23 , Furthermore, the term "sealing or molding ring" also extends to ring designs with an oval shape or those in a rectangular shape, wherein preferably the corners of the rectangle are rounded, other ring shapes are possible here according to their respective geometry.

Claims

Sealing arrangement, in particular for the connection of a manifold to a cylinder head of an internal combustion engine, with a flat support ( 1 . 3 ) and at least one sealing element in the form of a ring body forming a sealing ring ( 17 ; 25 ), characterized in that supports ( 1 . 3 ) and ring body ( 17 ; 25 ) form a captive on the carrier holding unit.

Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the carrier is a planar board ( 1 . 3 ) with at least one opening ( 11 ) for a gas stream, preferably exhaust stream, and that the annular body ( 17 ; 25 ) along the edge of the respective opening ( 11 ).

Sealing arrangement according to claim 2, characterized in that the respective annular body ( 17 ; 25 ) the shape of a radially outwardly open, out of the plane of the board ( 1 . 3 ) superscript C-profile ( 19 ) Has.

Sealing arrangement according to claim 3, characterized in that the plane of the board ( 1 . 3 ) adjacent end region of the C profile ( 19 ) a slight bulge ( 23 ) on the side of the board ( 1 . 3 ), which corresponds to the end raised out of the plane ( 21 ) of the C-profile ( 19 ) is opposite.

Sealing arrangement according to claim 2, characterized in that the annular body ( 17 ) by the with the board ( 1 . 3 ), from the plane of the board ( 1 . 3 ) raised edge of each opening ( 11 ) is formed.

Sealing arrangement according to claim 4, characterized in that a frictional connection between the circuit board ( 1 . 3 ) and ring body ( 25 ) generating holding device ( 27 ) is provided to the latter captive on the board ( 1 . 3 ).

Sealing arrangement according to claim 6, characterized in that at that edge of the C-profile ( 19 ), which is the upstanding from the plane of the board edge of the annular body ( 25 ) is opposite, at this retaining lugs ( 27 ) are formed, the radially outwardly slightly protruding projections which form when attaching the annular body ( 25 ) on the board ( 1 . 3 ) in their respective opening ( 11 ) deform radially inwardly to form a frictional connection resiliently spring.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the board ( 1 . 3 ) a plurality of spaced-apart openings ( 11 ) for the passage of a respective gas stream.

Sealing arrangement according to claim 8, characterized in that the board takes the form of a so-called sealing goggles with two board areas ( 1 . 3 ), in each of which an opening ( 11 ) is provided and which by a relation to these board areas ( 1 . 3 ) a smaller width having board ridge ( 5 ) are interconnected.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the board ( 1 . 3 ) around the respective openings ( 11 ) for gas flows around distributed breakthroughs ( 15 ) having.

Sealing arrangement according to claim 10, characterized in that the respective openings ( 11 ) sickle-like breakthroughs ( 15 ) available.